[发明专利]零排放的天然气发电及液化装置

说明书

技术领域

本发明广泛涉及天然气发电装置。更具体而言，本发明涉及发电装置， 所述发电装置利用从气田回收的天然气并且由于隔离二氧化碳副产品，在 没有温室气体的大气排放物的情况下发电。本发明的发电装置可以提供纯 的液体天然气(LNG)和/或氢气作为需要的产出。

背景技术

全球变暖及其对地球气候、海平面和人类生活方式的潜在影响是研究 和讨论的活跃领域。尽管对全球变暖的原因有一些争辩，但是存在不容置 疑的数据，即包括二氧化碳(CO₂)的温室气体的大气水平正在迅速上升。 在地球大气中的二氧化碳水平正处于历史高水平。尽管二氧化碳的温室变 暖的潜能比一些其它的温室气体小，但是由于排放到大气中的二氧化碳的 绝对质量，在大气中的任何温室气体中，二氧化碳目前具有最高的影响。

由于燃烧化石燃料，据估计在2001年总共超过240亿公吨(吨)的二氧化 碳被排放到地球大气中。一些人预言：在2025年之前，二氧化碳的总排放 可能达到350亿吨。显然需要研究、设计和实现减少温室气体排放技术解 决方案，以改善(to improved)能源解决方案。还明显的是在很短的时期内 不可能出现化石燃料的大规模替换或替代。然而，如果可以收集并且存储 (或隔绝)被释放到大气中的大量二氧化碳，则可以限制二氧化碳对全球变 暖的潜在影响。隔离处理还可能为社会提供研究和设计替代能源解决方案 的额外时间。

地质地层如含盐蓄水层、废弃的油田和气田以及煤层甲烷储集层是二 氧化碳的长期存储的最主要候选地(candidates)。正在进行努力以确认用于 二氧化碳隔离的适合的地质场所，该场所靠近将大量二氧化碳释放到大气 中的工业区(例如，在西弗吉尼亚俄亥俄州河谷的孟亭尼尔厂(Mountaineer Plant)，靠近德克萨斯州休斯顿的南李伯特油田(South Liberty Oil field)等)。 隔离场所靠近大的二氧化碳来源对于避免越过大的距离泵送二氧化碳的 高输送成本是适宜的。本发明考虑靠近发电装置隔离二氧化碳，以将输送成 本降至最低。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供在气田或靠近气田的天然气发电装 置，该天然气发电装置在没有温室气体的大气排放物的情况下发电。

本发明的另一个目的是提供在气田或靠近气田的天然气发电装置，该 天然气发电装置发电并且将二氧化碳副产品隔离在气田中。

本发明的又一个目的是提供在气田或靠近气田的天然气发电装置，该 天然气发电装置产生基本上纯的LNG作为产品。

本发明的再一个目的是提供在气田或靠近气田的天然气发电装置，该 天然气发电装置产生饮用水作为副产品。

本发明的另一个目的是提供可以在不排放温室气体的情况下处理具 有低至高的二氧化碳含量的天然气发电装置。

本发明的另一个目的是提供可以产生氢气作为副产品的天然气发电 装置。

根据将在下面详细论述的这些目的，根据一个实施方案，天然气发电 装置位于气田或靠近气田。天然气发电装置从气田中的井中获取天然气， 并且利用天然气、固体氧化物燃料电池(SOFC)和空气产生电力、热量和副 产品，如水和二氧化碳。SOFC的二氧化碳副产品被压缩并且导向井下， 并且进入用于隔离的地层中。

根据另一个实施方案，从气田中的井中接收的天然气处于高压和高 温，并且通过一个或多个涡轮膨胀机膨胀。涡轮膨胀机具有机械连接到一 个或多个压缩机的轴上或者更优选共用该轴的轴。因此，利用通过天然气 在涡轮膨胀机中释放的能量使压缩机运行，该压缩机压缩用于井下隔离的 二氧化碳。